TEDxCaltech
Sean Carroll: Distant time and the hint of a multiverse
Sean Carroll: Tempo distante e a dica de um multiverso
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No TEDxCaltech, cosmólogo Sean Carroll ataca - em um passeio divertido e instigante através da natureza do tempo e do universo - uma pergunta ilusoriamente simples: Por que o tempo existe? As respostas em potencial apontam para uma surpeendente visão do universo, e nosso lugar nele.
Sean M. Carroll - Physicist, cosmologist
A physicist, cosmologist and gifted science communicator, Sean Carroll is asking himself -- and asking us to consider -- questions that get at the fundamental nature of the universe. Full bio
A physicist, cosmologist and gifted science communicator, Sean Carroll is asking himself -- and asking us to consider -- questions that get at the fundamental nature of the universe. Full bio
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The universe
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0
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O universo
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is really big.
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2000
2000
é bem grande.
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We live in a galaxy, the Milky Way Galaxy.
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4000
3000
Vivemos em uma galáxia, a Via-Láctea.
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There are about a hundred billion stars in the Milky Way Galaxy.
3
7000
3000
Há cerca de cem bilhões de estrelas na Galáxia Via-Láctea.
00:25
And if you take a camera
4
10000
2000
E se você pegar uma câmera
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and you point it at a random part of the sky,
5
12000
2000
e apontar para uma parte qualquer do céu,
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and you just keep the shutter open,
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14000
2000
e deixar o obturador aberto,
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as long as your camera is attached to the Hubble Space Telescope,
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16000
3000
contanto que sua câmera esteja anexada ao Telescópio Espacial Hubble,
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it will see something like this.
8
19000
2000
verá algo assim.
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Every one of these little blobs
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21000
3000
Cada um desses borrões
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is a galaxy roughly the size of our Milky Way --
10
24000
2000
é uma galáxia mais ou menos do tamanho da Via-Láctea -
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a hundred billion stars in each of those blobs.
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26000
3000
cem bilhões de estrelas em cada um desses borrões.
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There are approximately a hundred billion galaxies
12
29000
3000
Há aproximadamente cem bilhões de galáxias
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in the observable universe.
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32000
2000
no universo observável.
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100 billion is the only number you need to know.
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34000
2000
Cem bilhões é o único número que você precisa saber.
00:51
The age of the universe, between now and the Big Bang,
15
36000
3000
A idade do universo, entre agora e o Big Bang,
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is a hundred billion in dog years.
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39000
2000
é cem bilhões em anos de cachorro.
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(Laughter)
17
41000
2000
(Risos)
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Which tells you something about our place in the universe.
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43000
3000
O que diz algo sobre o nosso lugar no universo.
01:01
One thing you can do with a picture like this is simply admire it.
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46000
2000
Uma coisa que você pode fazer com uma foto dessas é simplesmente admirá-la.
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It's extremely beautiful.
20
48000
2000
É extremamente linda.
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I've often wondered, what is the evolutionary pressure
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50000
3000
Eu sempre me perguntei qual é a pressão evolucionária
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that made our ancestors in the Veldt adapt and evolve
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53000
3000
que fez nossos ancestrais nas savanas se adaptarem e evoluírem
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to really enjoy pictures of galaxies
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56000
2000
para realmente gostar de fotos das galáxias
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when they didn't have any.
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58000
2000
quando não tinham tais fotos.
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But we would also like to understand it.
25
60000
2000
Mas também gostaríamos de entender.
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As a cosmologist, I want to ask, why is the universe like this?
26
62000
4000
Sendo um cosmólogo, eu quero perguntar, por que o universo é assim?
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One big clue we have is that the universe is changing with time.
27
66000
3000
Uma grande pista que temos é que o universo está mudando com o tempo.
01:24
If you looked at one of these galaxies and measured its velocity,
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69000
3000
Se você olhasse para uma das galáxias e medisse sua velocidade,
01:27
it would be moving away from you.
29
72000
2000
ela estaria se movendo para longe de você.
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And if you look at a galaxy even farther away,
30
74000
2000
E se você olhar a para uma galáxia ainda mais distante,
01:31
it would be moving away faster.
31
76000
2000
estaria se movendo ainda mais rápido.
01:33
So we say the universe is expanding.
32
78000
2000
Então dizemos que o universo está expandindo.
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What that means, of course, is that, in the past,
33
80000
2000
Isso significa, é claro, que no passado,
01:37
things were closer together.
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82000
2000
as coisas estavam mais próximas.
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In the past, the universe was more dense,
35
84000
2000
No passado, o universo era mais denso,
01:41
and it was also hotter.
36
86000
2000
e também era mais quente.
01:43
If you squeeze things together, the temperature goes up.
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88000
2000
Se você comprime coisas, a temperatura aumenta.
01:45
That kind of makes sense to us.
38
90000
2000
Isso faz um certo sentido para nós.
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The thing that doesn't make sense to us as much
39
92000
2000
O que não faz tanto sentido
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is that the universe, at early times, near the Big Bang,
40
94000
3000
é que o universo, no início dos tempos, perto do Big Bang,
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was also very, very smooth.
41
97000
2000
era também muito homogêneo.
01:54
You might think that that's not a surprise.
42
99000
2000
Talvez isso não seja uma surpresa.
01:56
The air in this room is very smooth.
43
101000
2000
O ar neste recinto é bem homogêneo.
01:58
You might say, "Well, maybe things just smoothed themselves out."
44
103000
3000
Vocês podem pensar, "Talvez as coisas se homogenizem por conta própria."
02:01
But the conditions near the Big Bang are very, very different
45
106000
3000
Mas as condições perto do Big Bang eram muito diferentes
02:04
than the conditions of the air in this room.
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109000
2000
das condições do ar desta sala.
02:06
In particular, things were a lot denser.
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111000
2000
Em particular, as coisas eram muito mais densas.
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The gravitational pull of things
48
113000
2000
A força gravitacional das coisas
02:10
was a lot stronger near the Big Bang.
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115000
2000
era muito mais forte perto do Big Bang.
02:12
What you have to think about
50
117000
2000
Vocês têm que pensar que
02:14
is we have a universe with a hundred billion galaxies,
51
119000
2000
temos um universo com cem bilhões de galáxias,
02:16
a hundred billion stars each.
52
121000
2000
cem bilhões de estrelas em cada.
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At early times, those hundred billion galaxies
53
123000
3000
No início, essas cem bilhões de galáxias
02:21
were squeezed into a region about this big --
54
126000
3000
estavam comprimidas em uma região mais ou menos desse tamanho -
02:24
literally -- at early times.
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129000
2000
literalmente, no início.
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And you have to imagine doing that squeezing
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131000
2000
E é preciso imaginar fazer essa compressão
02:28
without any imperfections,
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133000
2000
sem quaisquer imperfeições,
02:30
without any little spots
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135000
2000
sem quaisquer pontos
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where there were a few more atoms than somewhere else.
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137000
2000
onde existiam mais átomos do que em outro lugar.
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Because if there had been, they would have collapsed under the gravitational pull
60
139000
3000
Pois se tivesse havido, eles entrariam em colapso por causa da força da gravidade
02:37
into a huge black hole.
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142000
2000
e se tornariam um enorme buraco negro.
02:39
Keeping the universe very, very smooth at early times
62
144000
3000
Manter o universo tão homogêneo no início
02:42
is not easy; it's a delicate arrangement.
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147000
2000
não é fácil, é um arranjo delicado.
02:44
It's a clue
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149000
2000
É uma pista
02:46
that the early universe is not chosen randomly.
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151000
2000
de que o começo do universo não é escolhido ao acaso.
02:48
There is something that made it that way.
66
153000
2000
Há algo que o fez dessa maneira.
02:50
We would like to know what.
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155000
2000
Nós gostaríamos de saber o quê.
02:52
So part of our understanding of this was given to us by Ludwig Boltzmann,
68
157000
3000
Parte do nosso entendimento nos foi dado por Ludwig Boltzmann,
02:55
an Austrian physicist in the 19th century.
69
160000
3000
um físico austríaco, no século 19.
02:58
And Boltzmann's contribution was that he helped us understand entropy.
70
163000
3000
E a contribuição de Boltzmann foi que ele ajudou a entendemos entropia.
03:01
You've heard of entropy.
71
166000
2000
Vocês já ouviram falar de entropia.
03:03
It's the randomness, the disorder, the chaoticness of some systems.
72
168000
3000
É o aleatório, a desordem, o caos de alguns sistemas.
03:06
Boltzmann gave us a formula --
73
171000
2000
Boltzmann nos deu uma fórmula -
03:08
engraved on his tombstone now --
74
173000
2000
gravada no seu túmulo agora -
03:10
that really quantifies what entropy is.
75
175000
2000
que quantifica o que é entropia.
03:12
And it's basically just saying
76
177000
2000
E basicamente diz
03:14
that entropy is the number of ways
77
179000
2000
que entropia são as diferentes maneiras
03:16
we can rearrange the constituents of a system so that you don't notice,
78
181000
3000
em que podemos rearranjar os constituintes de um sistema para que não se note,
03:19
so that macroscopically it looks the same.
79
184000
2000
para que macroscopicamente pareça o mesmo.
03:21
If you have the air in this room,
80
186000
2000
Se considerarmos o ar desta sala,
03:23
you don't notice each individual atom.
81
188000
3000
não notamos cada um dos átomos.
03:26
A low entropy configuration
82
191000
2000
Uma configuração de baixa entropia
03:28
is one in which there's only a few arrangements that look that way.
83
193000
2000
é onde há somente poucos arranjos que se assemelhem.
03:30
A high entropy arrangement
84
195000
2000
Uma disposição de alta entropia
03:32
is one that there are many arrangements that look that way.
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197000
2000
é onde há muitos arranjos que se assemelhem.
03:34
This is a crucially important insight
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199000
2000
E este é um conceito de crucial importância,
03:36
because it helps us explain
87
201000
2000
porque ajuda a explicar
03:38
the second law of thermodynamics --
88
203000
2000
a segunda lei da termodinâmica -
03:40
the law that says that entropy increases in the universe,
89
205000
3000
a lei que diz que a entropia aumenta no universo,
03:43
or in some isolated bit of the universe.
90
208000
2000
ou em uma parte isolada do universo.
03:45
The reason why entropy increases
91
210000
2000
A razão por que a entropia aumenta
03:47
is simply because there are many more ways
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212000
3000
é simplesmente porque há muito mais maneiras
03:50
to be high entropy than to be low entropy.
93
215000
2000
de se ter alta entropia do que baixa entropia.
03:52
That's a wonderful insight,
94
217000
2000
Esta é uma noção maravilhosa,
03:54
but it leaves something out.
95
219000
2000
mas deixa algo de fora.
03:56
This insight that entropy increases, by the way,
96
221000
2000
Essa percepção de que a entropia aumenta, por sinal,
03:58
is what's behind what we call the arrow of time,
97
223000
3000
é o que está por trás do que chamamos de flecha do tempo,
04:01
the difference between the past and the future.
98
226000
2000
a diferença entre o passado e o futuro.
04:03
Every difference that there is
99
228000
2000
Cada diferença que há
04:05
between the past and the future
100
230000
2000
entre o passado e o futuro
04:07
is because entropy is increasing --
101
232000
2000
é porque a entropia aumenta -
04:09
the fact that you can remember the past, but not the future.
102
234000
3000
o fato de que você consegue lembrar do passado, mas não do futuro.
04:12
The fact that you are born, and then you live, and then you die,
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237000
3000
O fato que de você nasce, e vive, e morre,
04:15
always in that order,
104
240000
2000
sempre nessa ordem,
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that's because entropy is increasing.
105
242000
2000
é porque a entropia está aumentando.
04:19
Boltzmann explained that if you start with low entropy,
106
244000
2000
Boltzmann explicou que se você começar com baixa entropia,
04:21
it's very natural for it to increase
107
246000
2000
é muito natural que ela aumente,
04:23
because there's more ways to be high entropy.
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248000
3000
porque há mais maneiras de se ter alta entropia.
04:26
What he didn't explain
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251000
2000
O que ele não explicou
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was why the entropy was ever low in the first place.
110
253000
3000
foi porque a entropia era baixa em primeiro lugar.
04:31
The fact that the entropy of the universe was low
111
256000
2000
O fato de que a entropia do universo era baixa
04:33
was a reflection of the fact
112
258000
2000
foi um reflexo do fato
04:35
that the early universe was very, very smooth.
113
260000
2000
de que o início do universo era muito homogêneo.
04:37
We'd like to understand that.
114
262000
2000
Gostaríamos de entender isso.
04:39
That's our job as cosmologists.
115
264000
2000
Este é nosso trabalho como cosmólogos.
04:41
Unfortunately, it's actually not a problem
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266000
2000
Infelizmente, não é na verdade um problema
04:43
that we've been giving enough attention to.
117
268000
2000
para o qual estamos dando atenção.
04:45
It's not one of the first things people would say,
118
270000
2000
Não é uma das primeiras coisas que as pessoas diriam,
04:47
if you asked a modern cosmologist,
119
272000
2000
se perguntassem para um cosmólogo moderno,
04:49
"What are the problems we're trying to address?"
120
274000
2000
"Quais são os problemas com que estamos tentando lidar?"
04:51
One of the people who did understand that this was a problem
121
276000
2000
Uma das pessoas que entendeu que isso era um problema
04:53
was Richard Feynman.
122
278000
2000
foi Richard Feynman.
04:55
50 years ago, he gave a series of a bunch of different lectures.
123
280000
2000
50 anos atrás, ele deu uma série de diferentes palestras.
04:57
He gave the popular lectures
124
282000
2000
Ele deu as palestras populares
04:59
that became "The Character of Physical Law."
125
284000
2000
que se tornaram "O Caráter da Lei da Física."
05:01
He gave lectures to Caltech undergrads
126
286000
2000
Ele deu palestras para alunos da Caltech
05:03
that became "The Feynman Lectures on Physics."
127
288000
2000
que se tornaram "As Palestras de Feynman sobre Física."
05:05
He gave lectures to Caltech graduate students
128
290000
2000
Ele deu palestras para alunos da graduação da Caltech
05:07
that became "The Feynman Lectures on Gravitation."
129
292000
2000
que se tornaram "As Palestras de Feynman sobre Gravitação."
05:09
In every one of these books, every one of these sets of lectures,
130
294000
3000
Em todos esses livros, todas essas sérias de palestras,
05:12
he emphasized this puzzle:
131
297000
2000
ele enfatizou este enigma:
05:14
Why did the early universe have such a small entropy?
132
299000
3000
"Por que o início do universo teve uma entropia tão baixa?"
05:17
So he says -- I'm not going to do the accent --
133
302000
2000
Ele diz - eu não vou fazer o sotaque -
05:19
he says, "For some reason, the universe, at one time,
134
304000
3000
ele diz, "Por alguma razão, o universo, em algum momento,
05:22
had a very low entropy for its energy content,
135
307000
3000
teve uma entropia muito baixa para seu conteúdo de energia,
05:25
and since then the entropy has increased.
136
310000
2000
e a partir daí a entropia aumentou.
05:27
The arrow of time cannot be completely understood
137
312000
3000
A flecha do tempo não pode ser totalmente compreendida
05:30
until the mystery of the beginnings of the history of the universe
138
315000
3000
até que o mistério do começo da história do universo
05:33
are reduced still further
139
318000
2000
seja reduzido ainda mais
05:35
from speculation to understanding."
140
320000
2000
da especulação para entendimento."
05:37
So that's our job.
141
322000
2000
Este é o nosso trabalho.
05:39
We want to know -- this is 50 years ago, "Surely," you're thinking,
142
324000
2000
Queremos saber - isso foi há 50 anos, "Certo," vocês pensam,
05:41
"we've figured it out by now."
143
326000
2000
"nós já entendemos agora."
05:43
It's not true that we've figured it out by now.
144
328000
2000
Não é verdade que já entendemos agora.
05:45
The reason the problem has gotten worse,
145
330000
2000
A razão pela qual o problema piorou,
05:47
rather than better,
146
332000
2000
ao invés de melhorar,
05:49
is because in 1998
147
334000
2000
é porque em 1998
05:51
we learned something crucial about the universe that we didn't know before.
148
336000
3000
aprendemos algo crucial sobre o universo que não sabíamos.
05:54
We learned that it's accelerating.
149
339000
2000
Aprendemos que ele está acelerando.
05:56
The universe is not only expanding.
150
341000
2000
O universo não está só expandindo.
05:58
If you look at the galaxy, it's moving away.
151
343000
2000
Se olharmos para a galáxia, está se afastando.
06:00
If you come back a billion years later and look at it again,
152
345000
2000
Se voltarmos um bilhão de anos mais tarde e olharmos de novo,
06:02
it will be moving away faster.
153
347000
3000
vai estar se afastando mais rápido.
06:05
Individual galaxies are speeding away from us faster and faster
154
350000
3000
Galáxias individuais estão se afastando de nós cada vez mais rápido.
06:08
so we say the universe is accelerating.
155
353000
2000
Então dizemos que o universo está acelerando.
06:10
Unlike the low entropy of the early universe,
156
355000
2000
Diferente da baixa entropia do início do universo,
06:12
even though we don't know the answer for this,
157
357000
2000
embora não saibamos a resposta para isso,
06:14
we at least have a good theory that can explain it,
158
359000
2000
pelo menos temos uma boa teoria que a possa explicar,
06:16
if that theory is right,
159
361000
2000
se a teoria estiver certa,
06:18
and that's the theory of dark energy.
160
363000
2000
e esta é a teoria da energia escura.
06:20
It's just the idea that empty space itself has energy.
161
365000
3000
É a ideia de que o espaço vazio por si só tem energia.
06:23
In every little cubic centimeter of space,
162
368000
3000
Em cada centímetro cúbico de espaço,
06:26
whether or not there's stuff,
163
371000
2000
com ou sem coisas,
06:28
whether or not there's particles, matter, radiation or whatever,
164
373000
2000
com ou sem partículas, matéria, radiação ou o que seja,
06:30
there's still energy, even in the space itself.
165
375000
3000
ainda há energia, mesmo no espaço em si.
06:33
And this energy, according to Einstein,
166
378000
2000
E essa energia, de acordo com Einstein,
06:35
exerts a push on the universe.
167
380000
3000
exerce uma força no universo.
06:38
It is a perpetual impulse
168
383000
2000
É um impulso perpétuo
06:40
that pushes galaxies apart from each other.
169
385000
2000
que força as galáxias para longe umas das outras.
06:42
Because dark energy, unlike matter or radiation,
170
387000
3000
Porque a energia escura, diferente da matéria e da radiação,
06:45
does not dilute away as the universe expands.
171
390000
3000
não se dilui à medida que o universo expande.
06:48
The amount of energy in each cubic centimeter
172
393000
2000
A quantidade de energia em cada centímetro cúbico
06:50
remains the same,
173
395000
2000
permanece a mesma,
06:52
even as the universe gets bigger and bigger.
174
397000
2000
mesmo que o universo se torne cada vez maior.
06:54
This has crucial implications
175
399000
3000
Isso tem implicações cruciais
06:57
for what the universe is going to do in the future.
176
402000
3000
sobre o que o universo vai fazer no futuro.
07:00
For one thing, the universe will expand forever.
177
405000
2000
Uma coisa é certa, o universo vai se expandir para sempre.
07:02
Back when I was your age,
178
407000
2000
Quando eu era da idade de vocês,
07:04
we didn't know what the universe was going to do.
179
409000
2000
não sabíamos o que o universo iria fazer.
07:06
Some people thought that the universe would recollapse in the future.
180
411000
3000
Algumas pessoas achavam que iria entrar em colapso novamente no futuro.
07:09
Einstein was fond of this idea.
181
414000
2000
Einstein gostava dessa ideia.
07:11
But if there's dark energy, and the dark energy does not go away,
182
416000
3000
Mas há energia escura, e a energia escura não desaparece,
07:14
the universe is just going to keep expanding forever and ever and ever.
183
419000
3000
o universo vai continuar expandindo para todo o sempre.
07:17
14 billion years in the past,
184
422000
2000
14 bilhões de anos no passado,
07:19
100 billion dog years,
185
424000
2000
100 bilhões de anos de cachorro,
07:21
but an infinite number of years into the future.
186
426000
3000
mas um número infinito de anos no futuro.
07:24
Meanwhile, for all intents and purposes,
187
429000
3000
Enquanto isso, para todas as intenções e propósitos,
07:27
space looks finite to us.
188
432000
2000
o espaço parece finito.
07:29
Space may be finite or infinite,
189
434000
2000
O espaço pode ser finito ou infinito,
07:31
but because the universe is accelerating,
190
436000
2000
mas porque o universo está acelerando,
07:33
there are parts of it we cannot see
191
438000
2000
há partes que não podemos ver
07:35
and never will see.
192
440000
2000
e nunca veremos.
07:37
There's a finite region of space that we have access to,
193
442000
2000
Há uma região finita de espaço à qual temos acesso,
07:39
surrounded by a horizon.
194
444000
2000
cercada por um horizonte.
07:41
So even though time goes on forever,
195
446000
2000
Então mesmo que o tempo continue para sempre,
07:43
space is limited to us.
196
448000
2000
espaço é limitado para nós.
07:45
Finally, empty space has a temperature.
197
450000
3000
Finalmente, espaço vazio tem uma temperatura.
07:48
In the 1970s, Stephen Hawking told us
198
453000
2000
Nos anos 70, Stephen Hawking nos disse
07:50
that a black hole, even though you think it's black,
199
455000
2000
que um buraco negro, embora pensem que é negro,
07:52
it actually emits radiation
200
457000
2000
na verdade emite radiação,
07:54
when you take into account quantum mechanics.
201
459000
2000
se levarmos em conta a mecânica quântica.
07:56
The curvature of space-time around the black hole
202
461000
3000
A curvatura do espaço-tempo em volta do buraco negro
07:59
brings to life the quantum mechanical fluctuation,
203
464000
3000
traz à tona a flutuação da mecânica quântica,
08:02
and the black hole radiates.
204
467000
2000
e o buraco negro emite radiação.
08:04
A precisely similar calculation by Hawking and Gary Gibbons
205
469000
3000
Um cálculo precisamente similar por Hawking e Gary Gibbons
08:07
showed that if you have dark energy in empty space,
206
472000
3000
mostrou que, se você tiver energia escura em espaço vazio,
08:10
then the whole universe radiates.
207
475000
3000
então todo o universo emite radiação.
08:13
The energy of empty space
208
478000
2000
A energia do espaço vazio
08:15
brings to life quantum fluctuations.
209
480000
2000
traz à tona flutuações quânticas.
08:17
And so even though the universe will last forever,
210
482000
2000
Então mesmo que o universo dure para sempre,
08:19
and ordinary matter and radiation will dilute away,
211
484000
3000
e matéria comum e radiação vão se diluir,
08:22
there will always be some radiation,
212
487000
2000
sempre haverá radiação,
08:24
some thermal fluctuations,
213
489000
2000
algumas flutuações térmicas,
08:26
even in empty space.
214
491000
2000
mesmo em espaço vazio.
08:28
So what this means
215
493000
2000
Isso significa que
08:30
is that the universe is like a box of gas
216
495000
2000
o universo é como uma caixa de gás
08:32
that lasts forever.
217
497000
2000
que dura para sempre.
08:34
Well what is the implication of that?
218
499000
2000
Qual é a implicação disso?
08:36
That implication was studied by Boltzmann back in the 19th century.
219
501000
3000
Essa implicação foi estudada por Boltzmann no século 19.
08:39
He said, well, entropy increases
220
504000
3000
Ele disse, bem, a entropia aumenta
08:42
because there are many, many more ways
221
507000
2000
porque há muito mais maneiras
08:44
for the universe to be high entropy, rather than low entropy.
222
509000
3000
do universo ter alta entropia ao invés de baixa entropia.
08:47
But that's a probabilistic statement.
223
512000
3000
Mas esta é uma afirmação probabilística.
08:50
It will probably increase,
224
515000
2000
Provavelmente vai aumentar,
08:52
and the probability is enormously huge.
225
517000
2000
e a probabilidade é extremamente alta.
08:54
It's not something you have to worry about --
226
519000
2000
Não é algo para se preocupar -
08:56
the air in this room all gathering over one part of the room and suffocating us.
227
521000
4000
o ar nesta sala se acumulando em um canto e sufocando a todos.
09:00
It's very, very unlikely.
228
525000
2000
É muito improvável.
09:02
Except if they locked the doors
229
527000
2000
Exceto se trancarem as portas
09:04
and kept us here literally forever,
230
529000
2000
e nos manterem aqui literalmente para sempre,
09:06
that would happen.
231
531000
2000
isso aconteceria.
09:08
Everything that is allowed,
232
533000
2000
Tudo que é permitido,
09:10
every configuration that is allowed to be obtained by the molecules in this room,
233
535000
3000
cada configuração que é permitida ser obtida pelas moléculas neste recinto,
09:13
would eventually be obtained.
234
538000
2000
será em algum ponto obtida.
09:15
So Boltzmann says, look, you could start with a universe
235
540000
3000
Então Boltzmann diz, veja, podemos começar com o universo
09:18
that was in thermal equilibrium.
236
543000
2000
que estava em equilíbrio térmico.
09:20
He didn't know about the Big Bang. He didn't know about the expansion of the universe.
237
545000
3000
Ele não sabia sobre o Big Bang. Ele não sabia sobre a expansão do universo.
09:23
He thought that space and time were explained by Isaac Newton --
238
548000
3000
Ele achava que o espaço e o tempo foram explicados por Isaac Newton -
09:26
they were absolute; they just stuck there forever.
239
551000
2000
eles eram absolutos; estavam lá para sempre.
09:28
So his idea of a natural universe
240
553000
2000
Então sua ideia de um universo natural
09:30
was one in which the air molecules were just spread out evenly everywhere --
241
555000
3000
era que as moléculas do ar estavam espalhadas uniformemente por toda a parte -
09:33
the everything molecules.
242
558000
2000
as moléculas de tudo.
09:35
But if you're Boltzmann, you know that if you wait long enough,
243
560000
3000
Mas se você é Boltzmann, você sabe que, se esperar o tempo certo,
09:38
the random fluctuations of those molecules
244
563000
3000
as flutuações aleatórias dessas moléculas
09:41
will occasionally bring them
245
566000
2000
vão ocasionalmente levá-las
09:43
into lower entropy configurations.
246
568000
2000
a configurações de baixa entropia.
09:45
And then, of course, in the natural course of things,
247
570000
2000
E então, claro, no curso natural das coisas,
09:47
they will expand back.
248
572000
2000
elas vão tornar a se expandir.
09:49
So it's not that entropy must always increase --
249
574000
2000
Então não é que entropia deva sempre aumentar -
09:51
you can get fluctuations into lower entropy,
250
576000
3000
pode haver flutuações para baixa entropia,
09:54
more organized situations.
251
579000
2000
situações mais organizadas.
09:56
Well if that's true,
252
581000
2000
Bem, se isso for verdade,
09:58
Boltzmann then goes onto invent
253
583000
2000
Boltzmann então inventa
10:00
two very modern-sounding ideas --
254
585000
2000
duas ideias que soam bem modernas -
10:02
the multiverse and the anthropic principle.
255
587000
3000
o multiverso e o princípio antrópico.
10:05
He says, the problem with thermal equilibrium
256
590000
2000
Ele diz que o problema com equilíbrio térmico
10:07
is that we can't live there.
257
592000
2000
é que nós não podemos viver ali.
10:09
Remember, life itself depends on the arrow of time.
258
594000
3000
Lembrem, a vida em si depende da flecha do tempo.
10:12
We would not be able to process information,
259
597000
2000
Não seríamos capazes de processar informações,
10:14
metabolize, walk and talk,
260
599000
2000
metabolizar, andar e falar,
10:16
if we lived in thermal equilibrium.
261
601000
2000
se vivêssemos em equilíbrio térmico.
10:18
So if you imagine a very, very big universe,
262
603000
2000
Então se imaginarem um universo muito grande,
10:20
an infinitely big universe,
263
605000
2000
infinitamente grande,
10:22
with randomly bumping into each other particles,
264
607000
2000
com partículas batendo umas nas outras aleatoriamente,
10:24
there will occasionally be small fluctuations in the lower entropy states,
265
609000
3000
haverá ocasionalmente pequenas flutuações em estados de baixa entropia,
10:27
and then they relax back.
266
612000
2000
e então elas relaxam de volta.
10:29
But there will also be large fluctuations.
267
614000
2000
Mas também haverá grandes flutuações.
10:31
Occasionally, you will make a planet
268
616000
2000
Ocasionalmente, se fará um planeta
10:33
or a star or a galaxy
269
618000
2000
ou uma estrela ou uma galáxia
10:35
or a hundred billion galaxies.
270
620000
2000
ou cem bilhões de galáxias.
10:37
So Boltzmann says,
271
622000
2000
Então Boltzmann diz que
10:39
we will only live in the part of the multiverse,
272
624000
3000
nós só viveremos na parte do multiverso,
10:42
in the part of this infinitely big set of fluctuating particles,
273
627000
3000
na parte deste grupo infinitamente grande de partículas de flutuação,
10:45
where life is possible.
274
630000
2000
onde a vida é possível.
10:47
That's the region where entropy is low.
275
632000
2000
Nessa região a entopia é baixa.
10:49
Maybe our universe is just one of those things
276
634000
3000
Talvez nosso universo seja uma dessas coisas
10:52
that happens from time to time.
277
637000
2000
que acontecem de tempos em tempos.
10:54
Now your homework assignment
278
639000
2000
Agora, o dever de casa de vocês
10:56
is to really think about this, to contemplate what it means.
279
641000
2000
é realmente pensar sobre isso, contemplar o que isso significa.
10:58
Carl Sagan once famously said
280
643000
2000
Carl Sagan disse uma vez que
11:00
that "in order to make an apple pie,
281
645000
2000
"para se fazer uma torta de maçã,
11:02
you must first invent the universe."
282
647000
3000
é preciso primeiro inventar o universo."
11:05
But he was not right.
283
650000
2000
Mas ele não estava certo.
11:07
In Boltzmann's scenario, if you want to make an apple pie,
284
652000
3000
No cenário de Boltzmann, se você quer fazer uma torta de maçã,
11:10
you just wait for the random motion of atoms
285
655000
3000
você só espera pelo movimento aleatório dos átomos
11:13
to make you an apple pie.
286
658000
2000
para fazer a torta de maçã.
11:15
That will happen much more frequently
287
660000
2000
Isso vai acontecer com muito mais frequência
11:17
than the random motions of atoms
288
662000
2000
do que movimentos aleatórios de átomos
11:19
making you an apple orchard
289
664000
2000
fazendo um pomar
11:21
and some sugar and an oven,
290
666000
2000
e açúcar e um forno,
11:23
and then making you an apple pie.
291
668000
2000
e então fazer uma torta de maçã.
11:25
So this scenario makes predictions.
292
670000
3000
Então esse cenário faz previsões.
11:28
And the predictions are
293
673000
2000
E as previsões são que
11:30
that the fluctuations that make us are minimal.
294
675000
3000
as flutuações que nos fazem são mínimas.
11:33
Even if you imagine that this room we are in now
295
678000
3000
Mesmo que vocês imaginem que esta sala em que estamos
11:36
exists and is real and here we are,
296
681000
2000
exista e seja real e aqui estamos,
11:38
and we have, not only our memories,
297
683000
2000
e que temos, não somente lembranças,
11:40
but our impression that outside there's something
298
685000
2000
mas nossa impressão de que há algo lá fora
11:42
called Caltech and the United States and the Milky Way Galaxy,
299
687000
4000
chamado Caltech e Estados Unidos e a Via Láctea,
11:46
it's much easier for all those impressions to randomly fluctuate into your brain
300
691000
3000
é muito mais fácil que todas essas impressões flutuem aleatoriamente no seu cérebro
11:49
than for them actually to randomly fluctuate
301
694000
2000
do que na verdade aleatoriamente flutuarem
11:51
into Caltech, the United States and the galaxy.
302
696000
3000
em uma Caltech, em um Estados Unidos e em uma galáxia.
11:54
The good news is that,
303
699000
2000
A boa notícia é que
11:56
therefore, this scenario does not work; it is not right.
304
701000
3000
portanto esse cenário não funciona; não é correto.
11:59
This scenario predicts that we should be a minimal fluctuation.
305
704000
3000
Esse cenário prevê que devemos ser uma flutuação mínima.
12:02
Even if you left our galaxy out,
306
707000
2000
Mesmo que deixássemos nossa galáxia de fora,
12:04
you would not get a hundred billion other galaxies.
307
709000
2000
não teríamos cem bilhões de outras galáxias.
12:06
And Feynman also understood this.
308
711000
2000
E Feynman também entendeu isso.
12:08
Feynman says, "From the hypothesis that the world is a fluctuation,
309
713000
4000
Feynman diz, "Da hipótese de que o mundo é uma flutuação,
12:12
all the predictions are that
310
717000
2000
todas as previsões são que,
12:14
if we look at a part of the world we've never seen before,
311
719000
2000
se olhássemos para uma parte do mundo que nunca vimos antes,
12:16
we will find it mixed up, and not like the piece we've just looked at --
312
721000
2000
encontraríamos mistura, e não como o pedaço que recém olhamos -
12:18
high entropy.
313
723000
2000
alta entropia.
12:20
If our order were due to a fluctuation,
314
725000
2000
Se nossa ordem fosse propensa a uma flutuação,
12:22
we would not expect order anywhere but where we have just noticed it.
315
727000
2000
não esperaríamos ordem em qualquer outro lugar além de onde recém notamos.
12:24
We therefore conclude the universe is not a fluctuation."
316
729000
4000
Então concluímos que o universo não é uma flutuação."
12:28
So that's good. The question is then what is the right answer?
317
733000
3000
Então isso é bom. A pergunta é 'qual é a resposta certa?'
12:31
If the universe is not a fluctuation,
318
736000
2000
Se universo não é uma flutuação,
12:33
why did the early universe have a low entropy?
319
738000
3000
porque o início do universo tinha baixa entropia?
12:36
And I would love to tell you the answer, but I'm running out of time.
320
741000
3000
E eu adoraria lhes dizer a resposta, mas o tempo está acabando.
12:39
(Laughter)
321
744000
2000
(Risos)
12:41
Here is the universe that we tell you about,
322
746000
2000
Aqui está o universo sobre o qual é falado,
12:43
versus the universe that really exists.
323
748000
2000
versus o universo que realmente existe.
12:45
I just showed you this picture.
324
750000
2000
Eu já mostrei essa foto.
12:47
The universe is expanding for the last 10 billion years or so.
325
752000
2000
O universo está se expandindo há cerca de 10 bilhões de anos.
12:49
It's cooling off.
326
754000
2000
Está esfriando.
12:51
But we now know enough about the future of the universe
327
756000
2000
Mas sabemos o suficiente sobre o futuro do universo
12:53
to say a lot more.
328
758000
2000
para dizer muito mais.
12:55
If the dark energy remains around,
329
760000
2000
Se a energia escura permanecer,
12:57
the stars around us will use up their nuclear fuel, they will stop burning.
330
762000
3000
as estrelas ao nosso redor vão usar todo seu combustível nuclear, vão parar de queimar.
13:00
They will fall into black holes.
331
765000
2000
Vão cair em buracos negros.
13:02
We will live in a universe
332
767000
2000
Vamos viver em um universo
13:04
with nothing in it but black holes.
333
769000
2000
sem nada dentro, além de buracos negros.
13:06
That universe will last 10 to the 100 years --
334
771000
4000
Esse universo vai durar 10 elevado a 100 anos -
13:10
a lot longer than our little universe has lived.
335
775000
2000
muito mais do que o nosso pequeno universo.
13:12
The future is much longer than the past.
336
777000
2000
O futuro é muito mais longo do que o passado.
13:14
But even black holes don't last forever.
337
779000
2000
Mas mesmo buracos negros não duram para sempre.
13:16
They will evaporate,
338
781000
2000
Eles vão evaporar,
13:18
and we will be left with nothing but empty space.
339
783000
2000
e eles ficarão sem nada além de espaços vazios.
13:20
That empty space lasts essentially forever.
340
785000
4000
O espaço vazio essencialmente dura para sempre.
13:24
However, you notice, since empty space gives off radiation,
341
789000
3000
No entanto, você pensa, já que o espaço vazio emite radiação,
13:27
there's actually thermal fluctuations,
342
792000
2000
há na verdade flutuações térmicas,
13:29
and it cycles around
343
794000
2000
e passa por um ciclo
13:31
all the different possible combinations
344
796000
2000
de diferentes combinações possíveis
13:33
of the degrees of freedom that exist in empty space.
345
798000
3000
de graus de liberdade que existem em espaço vazio.
13:36
So even though the universe lasts forever,
346
801000
2000
Então mesmo que o universo dure para sempre,
13:38
there's only a finite number of things
347
803000
2000
há somente um número finito de coisas
13:40
that can possibly happen in the universe.
348
805000
2000
que podem acontecer com o universo.
13:42
They all happen over a period of time
349
807000
2000
Elas acontecem por um período de tempo
13:44
equal to 10 to the 10 to the 120 years.
350
809000
3000
igual a 10 elevado a 10 elevado a 120 anos.
13:47
So here's two questions for you.
351
812000
2000
Então aqui vai duas perguntas para vocês.
13:49
Number one: If the universe lasts for 10 to the 10 to the 120 years,
352
814000
3000
Primeira: Se o universo dura por 10 elevado a 10 elevado a 120 anos,
13:52
why are we born
353
817000
2000
por que nascemos
13:54
in the first 14 billion years of it,
354
819000
3000
nos primeiros 14 bilhões de anos dele,
13:57
in the warm, comfortable afterglow of the Big Bang?
355
822000
3000
no quente e confortável resultado do Big Bang?
14:00
Why aren't we in empty space?
356
825000
2000
Por que não estamos em um espaço vazio?
14:02
You might say, "Well there's nothing there to be living,"
357
827000
2000
Talvez digam, "Bem, não há nada lá para viver,"
14:04
but that's not right.
358
829000
2000
mas isso não está certo.
14:06
You could be a random fluctuation out of the nothingness.
359
831000
2000
Você pode ser uma flutuação aleatória do nada.
14:08
Why aren't you?
360
833000
2000
Por que não é?
14:10
More homework assignment for you.
361
835000
3000
Mais dever de casa para vocês.
14:13
So like I said, I don't actually know the answer.
362
838000
2000
Como eu disse, eu não sei a resposta.
14:15
I'm going to give you my favorite scenario.
363
840000
2000
Eu vou dar o meu cenário favorito.
14:17
Either it's just like that. There is no explanation.
364
842000
3000
Pode ser simplesmente isso, não há explicação.
14:20
This is a brute fact about the universe
365
845000
2000
É um fato bruto sobre o universo
14:22
that you should learn to accept and stop asking questions.
366
847000
3000
que você deva aprender a aceitar e parar de fazer perguntas.
14:26
Or maybe the Big Bang
367
851000
2000
Ou talvez o Big Bang
14:28
is not the beginning of the universe.
368
853000
2000
não seja o começo do universo.
14:30
An egg, an unbroken egg, is a low entropy configuration,
369
855000
3000
Um ovo, um ovo intacto, é uma configuração de baixa entropia,
14:33
and yet, when we open our refrigerator,
370
858000
2000
mas quando abrimos nosso refrigerador,
14:35
we do not go, "Hah, how surprising to find
371
860000
2000
não falamos, "Ah, que surpresa encontrar
14:37
this low entropy configuration in our refrigerator."
372
862000
2000
essa configuração de baixa entropia no refrigerador."
14:39
That's because an egg is not a closed system;
373
864000
3000
Isso porque um ovo não é um sistema fechado;
14:42
it comes out of a chicken.
374
867000
2000
vem de uma galinha.
14:44
Maybe the universe comes out of a universal chicken.
375
869000
4000
Talvez o universo venha de uma galinha universal.
14:48
Maybe there is something that naturally,
376
873000
2000
Talvez haja algo que naturalmente,
14:50
through the growth of the laws of physics,
377
875000
3000
através do crescimento das leis da física,
14:53
gives rise to universe like ours
378
878000
2000
dê origem a um universo como o nosso
14:55
in low entropy configurations.
379
880000
2000
em configurações de baixa entropia.
14:57
If that's true, it would happen more than once;
380
882000
2000
Se fosse verdade, aconteceria mais de uma vez;
14:59
we would be part of a much bigger multiverse.
381
884000
3000
seríamos parte de um multiverso muito maior.
15:02
That's my favorite scenario.
382
887000
2000
Este é o meu cenário favorito.
15:04
So the organizers asked me to end with a bold speculation.
383
889000
3000
Os organizadores me pediram para terminar com uma especulação ousada.
15:07
My bold speculation
384
892000
2000
Minha especulação ousada
15:09
is that I will be absolutely vindicated by history.
385
894000
3000
é que serei absolutamente inocentado pela história.
15:12
And 50 years from now,
386
897000
2000
E daqui a 50 anos,
15:14
all of my current wild ideas will be accepted as truths
387
899000
3000
todas as minhas ideias loucas serão aceitas como verdades
15:17
by the scientific and external communities.
388
902000
3000
pelas comunidades científicas e externas.
15:20
We will all believe that our little universe
389
905000
2000
Vamos todos acreditar que nosso pequeno universo
15:22
is just a small part of a much larger multiverse.
390
907000
3000
é só uma pequena parte de um multiverso muito maior.
15:25
And even better, we will understand what happened at the Big Bang
391
910000
3000
E muito melhor, vamos entender o que aconteceu no Big Bang
15:28
in terms of a theory
392
913000
2000
em termos de teoria
15:30
that we will be able to compare to observations.
393
915000
2000
que seremos capazes de comparar as observações.
15:32
This is a prediction. I might be wrong.
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917000
2000
Isto é uma previsão. Eu posso estar errado.
15:34
But we've been thinking as a human race
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919000
2000
Mas temos pensado como uma raça humana
15:36
about what the universe was like,
396
921000
2000
sobre o como era o universo,
15:38
why it came to be in the way it did for many, many years.
397
923000
3000
por que ele veio a ser da maneira que foi por muitos anos.
15:41
It's exciting to think we may finally know the answer someday.
398
926000
3000
É empolgante pensar que talvez possamos saber a resposta algum dia.
15:44
Thank you.
399
929000
2000
Obrigado.
15:46
(Applause)
400
931000
2000
(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Sean M. Carroll - Physicist, cosmologistA physicist, cosmologist and gifted science communicator, Sean Carroll is asking himself -- and asking us to consider -- questions that get at the fundamental nature of the universe.
Why you should listen
Sean Carroll is a theoretical physicist at Caltech in Pasadena, California, where he researches theoretical aspects of cosmology, field theory and gravitation -- exploring the nature of fundamental physics by studying the structure and evolution of the universe.
His book on cosmology and the arrow of time, From Eternity to Here: The Quest for the Ultimate Theory of Time, was published in 2010. He keeps a regular blog at Cosmic Variance.
Sean M. Carroll | Speaker | TED.com